DE3711258C2

DE3711258C2 - Tubular composite element and method of manufacture

Info

Publication number: DE3711258C2
Application number: DE3711258A
Authority: DE
Inventors: John A Beckman; Barry L Zackrisson
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2007-04-04
Also published as: AU591763B2; KR950011948B1; JPS62267133A; AU666584B2; GB2189862B; SE505566C2; GB2189862A; CA1282350C; AU4906893A; IT8747815A0; JPH0818409B2; KR870010332A; GB8708016D0; MX168886B; SE8701401D0; BR8701503A; ES2004398A6; SE8701401L; DE3711258A1; AU5123790A

Description

Die Erfindung befasst sich allgemein mit faserverstärkten rohrförmigen Elementen, wie Fahrzeug-Achsantriebswellen und insbesondere mit einer graphitverstärkten Aluminiumantriebswelle, sowie einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Achsantriebswelle.The invention is generally concerned with fiber reinforced tubular elements, as vehicle axle drive shafts and in particular with a graphite-reinforced Aluminum drive shaft, and a method for producing such Axle drive shaft.

Im letzten Jahrzehnt wurden von der Industrie fortwährend Anstrengungen unter nommen, das Gewicht der Fahrzeuge zu reduzieren, um den Kraftstoffverbrauch zu optimieren. Zusätzlich zu einer Tendenz zu immer kleineren Abmessungen und einer Umkonstruierung der Fahrzeuge, um den verfügbaren Raum möglichst effi zient auszunutzen, wurde viel Aufmerksamkeit der Konstruktion von verschiede nen Fahrzeugbauteilen aus gewichtsmäßig leichterem Material geschenkt. Auf dem Gebiet der Achsantriebswellen beispielsweise wurde vorgeschlagen, die Üblichen, aus Stahl bestehenden Antriebswellen durch gewichtsmäßig leichtere Alu miniumrohre bzw. Hohlwellen zu ersetzen. In Abhängigkeit von der Länge der An triebswelle und der maximalen Drehzahl; mit der sich die Welle drehen soll, kön nen jedoch Schwingungsprobleme auftreten.Over the past decade, industry has been under constant pressure taken to reduce the weight of vehicles to fuel consumption to optimize. In addition to a tendency towards ever smaller dimensions and a redesign of the vehicles to maximize the available space To exploit a lot of attention has been paid to the construction of various things nen vehicle components made of lighter weight material. On For example, in the field of axle drive shafts, it has been proposed to replace the usual steel drive shafts with lighter weight aluminum to replace miniumrohre or hollow shafts. Depending on the length of the on drive shaft and the maximum speed; with which the shaft should turn, k However, vibration problems occur.

Während die typischen Achsantriebswellen aus Stahlrohr oder Aluminium adäquat für die Übertragung der auftretenden Torsionskräfte sind, ist aber die Neigung bei einer solchen Welle vorhanden, dass sie "wippt" oder mechanisch in Resonanz tritt, wenn die Welle eine gewisse Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht, die typi scherweise als eine kritische Geschwindigkeit bezeichnet wird. Um diese kriti schen Geschwindigkeitsbegrenzungen von einzelnen langen Antriebswellen zu überwinden, werden daher in typischer Weise die Wellen in mehrere Abschnitte unterteilt. Bei diesen Anwendungsfällen werden benachbarte einzelne Antriebs wellenabschnitte miteinander mit Hilfe einer Universal-Gelenkanordnung bzw. ei ner Antriebs-Gelenkanordnung verbunden, die ihrerseits von einer Lagertragein heit getragen wird, die fest mit dem Fahrzeuggestell verbunden ist. While the typical axle drive shafts made of tubular steel or aluminum adequate are for the transmission of torsional forces occurring, but the inclination is at such a wave exists that it "rocks" or resonates mechanically occurs when the shaft reaches a certain vehicle speed, typi is sometimes referred to as a critical speed. To criticize this speed limits of individual long drive shafts Thus, typically, the waves will break into multiple sections divided. In these applications, adjacent single drive shaft sections with each other by means of a universal joint assembly or egg ner drive-joint assembly connected, in turn, from a Lagerertragein unit is worn, which is firmly connected to the vehicle frame.

Die US-Patentschrift 4 248 062 betrifft eine Kunststoffwelle mit einer Hülse, wel che eine radial nach außen weisende Haftfläche und einen Endabschnitt hat. Der Endabschnitt erstreckt sich von der Welle in Längsrichtung nach außen, um eine Gabel dadurch anzubringen, dass ein Brückenabschnitt an der Hülse ange schweißt wird. Die Welle weist eine Mehrzahl von mittels Harz imprägnierten Fa sern auf, welche eine spiralförmig gerichtete und zu innerst liegende Schicht bil den, welche auf der Hülse aufliegt, ein Paar von spiralförmig gerichteten Schichten bildet, welche der Welle eine Torsionssteifigkeit verleihen, und ein Paar von in Längsrichtung gerichteten Schichten bilden, um der Welle eine Biegesteifigkeit zu verleihen. Die innere, spiralförmig gerichtete Schicht ist unter einem Winkel in ei nem Bereich von 0° bis 65° bezüglich einer Linie parallel zur Längsachse der Wel le ausgerichtet. Die spiralförmig gerichteten Schichten sind in einem Bereich von 25° bis 65° in Gegenrichtungen zueinander ausgerichtet. Die in Längsrichtung ge richteten Schichten sind unter einem Spiralwinkel von 0° bezüglich der Linie paral lel zur Längsachse der Welle ausgerichtet.US Patent 4,248,062 relates to a plastic shaft with a sleeve, wel che has a radially outwardly facing adhesive surface and an end portion. Of the End portion extends from the shaft longitudinally outward to a Fork by attaching a bridge section attached to the sleeve is welded. The shaft has a plurality of resin-impregnated fibers which form a spiral-shaped and innermost layer bil which rests on the sleeve, a pair of spirally oriented layers forms, which give the shaft a torsional rigidity, and a pair of in Form longitudinally oriented layers to give the shaft a flexural rigidity to lend. The inner spiral-shaped layer is at an angle in ei in a range from 0 ° to 65 ° with respect to a line parallel to the longitudinal axis of the wel aligned. The spirally oriented layers are in a range of 25 ° to 65 ° in opposite directions. The ge in the longitudinal direction directed layers are paralelated at a helix angle of 0 ° with respect to the line Lel aligned to the longitudinal axis of the shaft.

Die US-Patentschrift 3 813 098 betrifft ein Testelement, wie einen Druckbehälter, welcher einen hohlzylindrischen Körper mit einer darunter liegenden Anzahl von in Längsrichtung verlaufenden Strängen an den Enden desselben hat. Ferner ist ei ne Mehrzahl von in Umfangsrichtung und in Querrichtung verlaufenden Strängen um den Mittelabschnitt des Behälters vorgesehen.US Pat. No. 3,813,098 relates to a test element, such as a pressure vessel, which is a hollow cylindrical body with an underlying number of in Has longitudinally extending strands at the ends thereof. Furthermore, egg is ne plurality of circumferentially and transversely extending strands provided around the central portion of the container.

Um eine längere Antriebswelle so unterzubringen, dass Universal- Gelenkanordnungen und die Lagertrageinheiten entfallen können, wurde vorge schlagen, die Metallrohre bzw. Hohlwellen mit einem faserverstärkten Hülsenteil zu verstärken, um die axiale Steifigkeit der Welle zu erhöhen, ohne ihr Gewicht nennenswert zu vergrößern. Die US-Patentschriften 4 131 701, 4 173 670 und 4 214 932 beschreiben alle Antriebswellen aus Aluminium-Faser- Verbundwerkstoffen, wobei Aluminiumrohre abwechselnd mit Schichten aus harz getränktem Glasfasergewebestoff und harzgetränkten Faserverstärkungsflächen gebilden umwickelt werden. Das Verstärkungs-Flächengebilde besteht aus endlo sen nicht unidirektionalen Graphitfaserschichten, wobei die Graphitfasern unter Winkeln zwischen ±5° bis ±20° bezüglich der Längsachse des Rohres angeord net sind. Ein weiterer Vorschlag zur Verstärkung einer rohrförmigen, metallischen Antriebswelle ist in der US-PS 4 272 971 beschrieben, die eine Antriebswelle an gibt, bei der die Faserverstärkungsschicht auf die Innenfläche eines Aluminium rohres aufgebracht wird.To accommodate a longer drive shaft so that universal Joint arrangements and the bearing support units can be omitted, was presented strike the metal tubes or hollow shafts with a fiber-reinforced sleeve part to reinforce, to increase the axial rigidity of the shaft without losing its weight appreciably increase. US Pat. Nos. 4,131,701, 4,173,670 and US Pat 4 214 932 describe all drive shafts made of aluminum fiber Composite materials, with aluminum tubes alternating with layers of resin impregnated fiberglass fabric and resin impregnated fiber reinforcement surfaces be wrapped around. The reinforcing sheet consists of endlo sen not unidirectional graphite fiber layers, the graphite fibers under Angles between ± 5 ° and ± 20 ° with respect to the longitudinal axis of the pipe are net. Another proposal for reinforcing a tubular, metallic Drive shaft is described in US-PS 4,272,971, which has a drive shaft where the fiber reinforcement layer is on the inside surface of an aluminum tube is applied.

Insbesondere betrifft die schon genannte US-Patentschrift 4 173 670 ein faserver stärktes, rohrförmiges Element, bei dem die Schichten der Verstärkungshülse da durch gebildet werden, dass entsprechend zugeschnittene Flächengebilde aus dem jeweiligen Schichtmaterial um das rohrförmige Element oder die jeweils dar unter liegende Schicht in einer oder mehreren Umwicklungen gewickelt werden. Ferner verlaufen die Verstärkungsfasern, welche ebenfalls in einem Flächengebil de beispielsweise eingebettet sind, unter einem Winkel in einem Bereich von 5° bis 12° zu der Längsachse des rohrförmigen Elements.In particular, the already mentioned US Pat. No. 4,173,670 relates to a fiberver reinforced, tubular element in which the layers of the reinforcing sleeve there are formed by that correspondingly cut fabrics the respective layer material around the tubular element or the respective dar underlying layer in one or more wraps. Furthermore, the reinforcing fibers, which are also in a Flächengebil run de embedded, for example, at an angle in a range of 5 ° to 12 ° to the longitudinal axis of the tubular element.

Ausgehend von US-Patentschrift 4 173 670 einem faserverstärkten, rohrförmigen Element gemäß der US-Patentschrift 4 173 670 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein faserverstärktes, rohrförmiges Element und ein Verfah ren zu dessen Herstellung derart weiterzubilden, dass es auf einfache Weise und nicht zu teuer in großindustriellem Maßstab herzustellen ist.Starting from US Pat. No. 4,173,670 a fiber reinforced, tubular The element according to US Pat. No. 4,173,670 is the subject of the present invention the task is based, a fiber-reinforced, tubular element and a procedural ren for its production in such a way that it in a simple way and not too expensive to produce on a large industrial scale.

Diese Aufgabe wird durch ein faserverstärktes, rohrförmiges Element und ein Ver fahren zu dessen Herstellung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 bzw. 10 gelöst. Insbesondere werden bei der Erfindung für die Ausbildung der einzelnen Schichten keine Flächengebilde eingesetzt, welche um den zylindrischen Grund körper gewickelt werden, sondern es werden strangförmiges Material, Gewebe und, für die Verstärkungsschicht, einzelne Verstärkungsfaserkabel oder Verstär kungsfaserstränge eingesetzt.This object is achieved by a fiber-reinforced, tubular element and a Ver drive for its production according to independent claims 1 and 10, respectively solved. In particular, in the invention for the training of the individual Layers no sheet used, which around the cylindrical base body, but it will be strand-like material, tissue and, for the reinforcing layer, individual reinforcing fiber cables or amplifiers kungsfaserstränge used.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen An sprüchen 2 bis 9 und 11 bis 14 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the respective dependent An Speaks 2 to 9 and 11 to 14 indicated.

Die Verfahrensansprüche 15 bis 25 betreffen die Herstellung von faserverstärkten, rohrförmigen Elementen, welche einerseits in der Form hergestellt werden, dass eine Mehrzahl von in Längsrichtung hintereinander angeordneten einzelnen rohr förmigen Elementen beispielsweise mittels stopfenförmigen Elementen zu einer Gruppe verbunden wird, dann die entsprechenden Verfahrensschritte zum Auf bringen der weiteren Schichten durchgeführt werden und schließlich ein Durch trennen im Bereich der aneinandergrenzenden und zu einer Gruppe aufgereihten rohrförmigen Elemente durchgeführt wird. Ferner umfassen diese Ansprüche auch eine alternative Verfahrensweise, bei der die mehreren Schichten umfassende Verstärkungshülse vorgefertigt wird und dann auf das metallische rohrförmige Grundelement aufgeschoben und mittels Klebstoff oder Harz haftend fest mit die sem metallischen rohrförmigen Element verbunden wird.The method claims 15 to 25 relate to the production of fiber-reinforced tubular elements which are produced on the one hand in the form that a plurality of longitudinally successively arranged individual tubular elements, for example by means of plug-shaped elements is connected to a group, then the corresponding process steps to bringing the further layers are carried out and finally a separation is carried out in the region of the adjacent and grouped tubular elements. Furthermore, these claims also include an alternative method in which the reinforcing sleeve comprising several layers is prefabricated and then slipped onto the metallic tubular base member and adhesively bonded by adhesive or resin firmly to the sem metallic tubular member.

Die Erfindung befasst sich also mit einer einheitlichen faserverstärkten Alumini umantriebswelle sowie mit einem zweckmäßigen Verfahren zum Herstellen einer solchen Antriebswelle in großindustriellem Maßstab.The invention thus concerns a uniform fiber-reinforced aluminum Umtriebswelle and with a convenient method for producing a such drive shaft on a large industrial scale.

Die Antriebswelle nach der Erfindung umfasst ein zylindrisches Metallrohr, das eine Längsachse hat und das in seiner bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung in typischer Weise aus Aluminium besteht. Eine Isolierschicht aus Ge webematerial umgibt das Aluminiumrohr und sie ist haftend mit der Außenfläche des Rohres verbunden. Eine Verstärkungsfaserschicht umgibt auch das Rohr und ist haftend mit der äußeren Oberfläche der Isolierschicht verbunden. Nach der Er findung umfasst die Verstärkungsfaserschicht eine Vielzahl von einzelnen Verstär kungsgraphitfasern, die parallel zur Längsachse des Rohres orientiert sind und die gleichförmig über den Umfang des Rohres angeordnet sind. Bei dem eingangs erörterten Stand der Technik wurden die Graphitfasern im speziellen so platziert, dass sie nicht parallel mit der Längsachse sind. Schließlich umfasst die Antriebs welle eine Deckschicht aus Glasfasermaterial, die das Rohr umgibt und die haf tend mit der äußeren Fläche der Verstärkungsfaserschicht verbunden ist.The drive shaft according to the invention comprises a cylindrical metal tube, the has a longitudinal axis and that in its preferred embodiment according to the Invention is typically made of aluminum. An insulating layer of Ge Webematerial surrounds the aluminum tube and it is adhesive to the outer surface connected to the pipe. A reinforcing fiber layer also surrounds the tube and is adhesively bonded to the outer surface of the insulating layer. After the He The amplification fiber layer comprises a plurality of individual amplifiers kung graphite fibers, which are oriented parallel to the longitudinal axis of the tube and the are arranged uniformly over the circumference of the tube. At the beginning Specifically, as discussed in the prior art, the graphite fibers have been placed so that they are not parallel to the longitudinal axis. Finally, the drive includes a cover layer of fiberglass material that surrounds the tube and the haf tend to be connected to the outer surface of the reinforcing fiber layer.

Die Erfindung bezweckt ein Herstellungsverfahren für faserverstärkte Antriebswel len bereitzustellen, das eine Herstellung in großindustriellem Maßstab gestattet. Beim Verfahren nach der Erfindung wird eine Mehrzahl von zylindrischen Metall rohren, die jeweils eine Längsachse haben, miteinander Ende an Ende aneinan derstoßend mit Hilfe einer Mehrzahl von Verbindungs-Stopfenelementen aus Kunststoff verbunden, um eine in Längsrichtung verlaufende Gruppe von Metall rohren zu bilden. Die Gruppe der Metallrohre wird längs einer Längsbahn durch eine Einrichtung zum Aufbringen der einzelnen Schichten der Verbundfaserhülse auf das Rohr durchgeführt.The invention aims a manufacturing method for fiber-reinforced Antriebswel len, which allows production on a large industrial scale. In the method according to the invention, a plurality of cylindrical metal tubes, each having a longitudinal axis, aneinan end to end together deflecting with the aid of a plurality of connection plug elements Plastic bonded to a longitudinally extending group of metal to form pipes. The group of metal tubes is along a longitudinal path through means for applying the individual layers of the composite fiber sleeve performed on the pipe.

Zu Beginn wird die Isolierschicht aus Stoffmaterial über die äußere Oberfläche des Rohres aufgebracht. Dann wird die Vielzahl von einzelnen Verstärkungsfasern um den Umfang des Rohres derart aufgebracht, dass die einzelnen Verstärkungsfa sern parallel zur Längsachse der Rohre sind. Dann wird die Deckschicht aus Fa sermaterial um die äußere Fläche der Verstärkungsfaserschicht aufgebracht.Initially, the insulating layer of cloth material over the outer surface of the Pipe applied. Then, the plurality of individual reinforcing fibers is changed over applied the circumference of the tube such that the individual Verstärkungsfa are parallel to the longitudinal axis of the tubes. Then the cover layer of Fa applied around the outer surface of the reinforcing fiber layer.

Während die einzelnen Schichten auf das Rohr aufgebracht werden, wird ein flüs siges Vinylesterharz-Material aufgetragen, um die einzelnen Schichten zu tränken und die Antriebswelle, die die darauf angebrachten getränkten Schichten hat, wird dann durch ein warmformendes Werkzeug geleitet, in dem der flüssige Harz aus härtet, so dass die einzelnen Schichten auf der Gruppe von Rohren fest haften. Wenn die Gruppe von Rohren, die die ausgehärtete Verbundhülse darauf haben, die Einrichtung verlassen, werden die Rohre an den jeweiligen Bereichen der Ver bindungsstopfen durchgetrennt, um eine Anzahl von einzelnen faserverstärkten Antriebswellen zu erhalten. Bei einigen Anwendungsfällen, bei denen ein Verbin dungselement, wie ein Jochteil oder eine Keilwelle an dem Ende der Antriebswel len anzuschweißen ist, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, einen gewünschten Endabschnitt der Verbundverstärkungsschicht von der Antriebswelle abzustreifen, um eine Beschädigung durch Wärme an dem Ende der Verbundhülse während des Schweißvorganges zu verhindern.As the individual layers are applied to the tube, a flüs vinyl ester resin material is applied to impregnate the individual layers and the drive shaft having the impregnated layers attached thereto becomes then passed through a thermoforming tool, in which the liquid resin from hardens so that the individual layers adhere firmly to the group of tubes. If the group of tubes that have the cured composite sleeve on it, Leaving the facility, the pipes will be at the respective areas of Ver Tightly cut to a number of individual fiber reinforced To obtain drive shafts. In some applications where a verbin element, such as a yoke part or a splined shaft at the end of the drive shaft len is to be welded, it has proved to be useful to a desired Strip the end portion of the composite reinforcement layer from the drive shaft, to heat damage at the end of the composite sleeve during to prevent the welding process.

Die Erfindung befasst sich auch mit alternativen Verfahren zur Herstellung der An triebswellen.The invention also deals with alternative methods for the preparation of the invention drive shafts.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfin dung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.Further details, features, advantages of the invention will become apparent from the The following description of preferred embodiments of the inventions with reference to the attached drawings.

Darin zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines faserverstärkten, rohrförmigen Verbundelements nach der Erfindung, das zur Verwendung als eine Antriebswelle bestimmt ist, Fig. 1 is a side view of a fiber-reinforced tubular composite member according to the invention, which is intended for use as a drive shaft,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 von Fig. 1 zur Verdeutlichung der einzelnen Schichten, aus denen die Faserverbundhülse gemäß einer be vorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung besteht, Fig. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of Fig. 1 to illustrate the individual layers of which the fiber composite sleeve according to a preferred embodiment of the invention be Be,

Fig. 3 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung eines Verfahrens zum Her stellen des rohrförmigen Faserverbundelements nach der Erfindung mit ei nem kontinuierlichen Ablauf, bei dem die Faserverbundhülse um eine Gruppe von einzelnen Metallrohren, die zeitweilig miteinander verbunden sind und sich auf einer Längsbahn bewegen, ausgebildet und ausgehärtet wird, Fig. 3 is a schematic view illustrating a method for making the tubular fiber composite element according to the invention with egg nem continuous flow, in which the fiber composite sleeve around a group of individual metal tubes, which are temporarily connected to each other and move on a longitudinal path formed and is cured,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines rohrförmigen verbundfaserverstärkten Elements, das gemäß dem Verfahren nach Fig. 3 hergestellt ist, das dort schematisch verdeutlicht ist, Fig. 4 is a side view of a tubular fiber-reinforced composite element, which is prepared according to the method of Fig. 3, which is illustrated schematically therein,

Fig. 5 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer alternativen Methode zur Anordnung der Antriebswelle, bei der die einzelnen vorgeformten und gehärteten Faserverbundhülsen über das zugeordnete Metallrohr gescho ben und dort haftend mit diesem verbunden werden, und Fig. 5 is a schematic view illustrating an alternative method for the arrangement of the drive shaft, in which the individual preformed and hardened fiber composite sheaths over the associated metal tube gescho ben and are adhesively bonded thereto, and

Fig. 6 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer weiteren Herstellungs verfahrensalternative, bei der eine vorgeformte und gehärtete, harzgetränk te Faserverstärkungshülse über ein Metallrohrelement geschoben und an schließend darauf ausgehärtet wird. Fig. 6 is a schematic view to illustrate another manufacturing process alternative, in which a preformed and cured, resin beverage te fiber reinforcement sleeve pushed over a metal pipe element and cured on closing it.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Antriebswelle 10 gezeigt, die ein rohrförmi ges Verbundelement nach der Erfindung aufweist. Die Antriebswelle t0 umfasst eine äußere Verbundfaser-Verstärkungshülse 12, die die Außenfläche eines zy lindrischen Metallrohrs 14 umgibt und an dieser angebracht ist. Wie dargestellt, sind erste und zweite Verbindungselemente 16 und 18, die als Jochteile darge stellt sind, mit den gegenüberliegenden Enden des Metallrohrs 14 verbunden, um die Antriebswelle zwischen einem Antriebselement (nicht gezeigt) und einem an getriebenen Element (nicht gezeigt) als Verbindungsteil anzuordnen. Obgleich die Verbindungsteile als Jochteile zur Verbindung mit einer zugeordneten Antriebs- Gelenkanordnung (nicht gezeigt) dargestellt sind, können selbstverständlich auch andere Arten von Verbindungselementen, wie z. B. ein Keilwellenende, in Betracht kommen.Referring to Fig. 1, a drive shaft 10 is shown having a rohrförmi saturated composite element according to the invention. The drive shaft t0 includes an outer composite fiber reinforcing sleeve 12 which surrounds and is attached to the outer surface of a cylindrical metallic tube 14 . As shown, first and second connecting members 16 and 18 , which are shown as yoke Darge is connected to the opposite ends of the metal tube 14 to arrange the drive shaft between a drive element (not shown) and a driven member (not shown) as a connecting part , Although the connecting members are shown as yoke members for connection to an associated drive hinge assembly (not shown), it is to be understood that other types of connecting members, such as those shown in Figs. As a splined end, come into consideration.

Die Verbindungselemente 16 und 18 sind in typischer Weise fest mit den Enden des Metallrohrs 14 durch Anschweißen verbunden. Um eine Beschädigung der Verbundhülse 12 durch Wärme zu vermeiden, wenn die Verbindungselemente angebracht werden, haben die Enden der Verstärkungshülse 12 von den Enden des Metallrohrs 14 nach innen einen Abstand, um freigelegte Metallendabschnitte 20 und 22 zu haben. Wie sich nachstehend näher ergibt, wird gemäß einer bevor zugten Ausbildungsform des Herstellungsverfahrens die Verstärkungshülse 12 zu Beginn längs der gesamten Länge des Metallrohrs 14 ausgeformt und sie wird anschließend von den Endabschnitten 20 und 22 abgestreift, indem ein Lostren nen in Umfangsrichtung mit Hilfe einer Säge erfolgt und diese Teile dann abgelöst werden. Bei anderen Herstellungsverfahren wird die Verstärkungshülse 12 derart geformt, dass sie zu Beginn die Endabschnitte 20 und 22 nicht bedeckt.The connecting elements 16 and 18 are typically fixedly connected to the ends of the metal tube 14 by welding. In order to avoid heat damage to the composite sleeve 12 when the connectors are mounted, the ends of the reinforcement sleeve 12 are spaced inwardly from the ends of the metal tube 14 to have exposed metal end portions 20 and 22 . As will be more apparent below, according to a ferred embodiment of the manufacturing process, the reinforcing sleeve 12 is initially formed along the entire length of the metal tube 14 and is then stripped from the end portions 20 and 22 by a Lostren NEN in the circumferential direction by means of a saw and then these parts are replaced. In other manufacturing methods, the reinforcing sleeve 12 is shaped such that it does not initially cover the end portions 20 and 22 .

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Rohr 14 und die be vorzugte Ausbildungsform der Verbund-Verstärkungshülse 12 gezeigt. Üblicher weise ist das Metallrohr 14 ein zylindrisches Aluminiumrohr, das auf eine übliche Weise hergestellt wird. Die Länge, der Durchmesser und die Wandstärke des Rohres sowie die spezielle Aluminiumlegierung, aus der das Rohr hergestellt ist, können sich von Anwendungsfall zu Anwendungsfall ändern, was von den speziel len Erfordernissen im Hinblick auf die Kraftübertragung der Antriebswelle abhän gig ist. Auf jeden Fall hat die Anwendung der Verbundverstärkungshülse 12, die die spezielle Konstruktion nach der Erfindung hat, sich als ausreichend erwiesen, die axiale Steifigkeit des Aluminiumrohres zu erhöhen, so dass das Gewicht des Rohres im Vergleich zu einer rohrförmigen Aluminiumantriebswelle ohne die Ver stärkungshülse beträchtlich reduziert werden kann.Referring to FIG. 2, a cross-section through the tube 14 and the preferred embodiment of the composite reinforcing sleeve 12 is shown. Conventionally, the metal pipe 14 is a cylindrical aluminum pipe which is manufactured in a usual manner. The length, the diameter and the wall thickness of the tube and the special aluminum alloy from which the tube is made, may vary from application to application, which is dependent on the special len requirements in terms of power transmission of the drive shaft. In any case, the application of the composite reinforcing sleeve 12 having the specific construction of the invention has been found to be sufficient to increase the axial stiffness of the aluminum tube, so that the weight of the tube compared to a tubular aluminum drive shaft without the Ver strengthening sleeve considerably reduced can be.

Die Verbundverstärkungshülse 12 weist im wesentlichen drei Teile auf: eine Iso lierschicht 32, eine Faserverstärkungsschicht 34 und eine Deckschicht 36. Wie nachstehend im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausbildungsform des Her stellungsverfahrens erläutert wird, werden die einzelnen Schichten der Hülse 12 haftend miteinander und mit dem Rohr mit Hilfe eines Vinylesterharzes verbunden.The composite reinforcement sleeve 12 essentially comprises three parts: an insulating layer 32 , a fiber reinforcement layer 34 and a cover layer 36 . As will be explained below in connection with a preferred embodiment of the manufacturing method, the individual layers of the sleeve 12 are adhesively bonded to each other and to the tube by means of a vinyl ester resin.

Die Isolierschicht 32 umfasst einzelne Schichten 32a, 32b und 32c. Die erste Iso lierschicht 32a weist eine Mehrzahl von in Längsrichtung verlaufenden Fäden ei nes Strangmaterials auf, die in regelmäßigen Abständen um den Umfang des Rohres angeordnet sind. Diese Schicht ist im Hinblick auf die Verwirklichung der Erfindung nicht wesentlich, sondern sie dient, wie dies noch nachstehend erläutert wird, als eine Sichtanzeigeeinrichtung, um einen Kontakt eines Sägeblattes (nicht gezeigt) mit dem Metallrohr 14 zu verhindern, wenn die Endabschnitte der Ver stärkungshülse 12 abgezogen werden, wie dies vorstehend angegeben worden ist. Bei der bevorzugten Ausbildungsform der Antriebsweile umfasst die Schicht 32a acht in Längsrichtung verlaufende Polyesterstränge, die in regelmäßigen Ab ständen um den Umfang des Rohrs verteilt sind.The insulating layer 32 comprises individual layers 32 a, 32 b and 32 c. The first Iso lierschicht 32 a has a plurality of threads extending in the longitudinal direction ei nes strand material which are arranged at regular intervals around the circumference of the tube. This layer is not essential in the realization of the invention, but it serves, as will be explained below, as a visual indicator to prevent contact of a saw blade (not shown) with the metal tube 14 , when the end portions of the Ver strengthening sleeve 12 , as stated above. In the preferred embodiment of the drive shaft, the layer comprises 32 a eight longitudinally extending polyester strands, which are distributed at regular intervals from Ab around the circumference of the tube.

Die zweite Isolierschicht 32b besteht aus einzelnen Streifen eines dünnen, netzar tigen Stoffmaterials, die in Längsrichtung verlaufen und die sich überlappende Sei tenwandabschnitte haben, um das Rohr vollständig zu umgeben. Diese Schicht dient zur Isolierung der Faserverstärkungsschicht 34 von dem Aluminiumrohr 14, wobei die Faserverstärkungsschicht typischerweise aus Graphit besteht, da es sich gezeigt hat, dass der direkte Kontakt zwischen Graphit und Aluminium zu ei ner unerwünschten elektrolytischen Korrosion führt. Die exakte Breite der einzel nen Streifen hängt von der Anzahl der vorgesehenen Streifen und dem Außen durchmesser des Rohres ab. Während die Anzahl der Streifen des Stoffmaterials, die verwendet wird, um das Rohr zu umgeben, von Anwendungsfall zu Anwen dungsfall variieren kann, werden bei der bevorzugten Ausführungsform vier ein zelne Streifen bzw. Bänder des Stoffmaterials verwendet.The second insulating layer 32 b consists of individual strips of a thin, Netzar term fabric, which extend in the longitudinal direction and have the overlapping Be tenwandabschnitte to completely surround the tube. This layer serves to insulate the fiber reinforcement layer 34 from the aluminum tube 14 , wherein the fiber reinforcement layer is typically graphite since it has been found that direct contact between graphite and aluminum results in undesirable electrolytic corrosion. The exact width of the individual strips NEN depends on the number of strips provided and the outer diameter of the tube. While the number of strips of cloth material used to surround the tube may vary from case to case, in the preferred embodiment four individual bands of the cloth material are used.

Die dritte Isolierschicht 32c ist ähnlich wie die erste Isolierschicht 32a aufgebaut und besteht aus einer Mehrzahl von in Längsrichtung angeordneten Fäden aus Polyestersträngen, die gleichmäßig um den Umfang des Rohres verteilt sind. Bei der bevorzugten Ausbildungsform werden acht derartige Fäden verwendet. Wie derum sei angemerkt, dass es sich hierbei nicht um eine wichtige Schicht handelt, sondern sie ist vorgesehen, um die Streifen des Stoffmaterials an Ort und Stelle auf dem Metallrohr 14 auszubilden und zu halten. Obgleich in Fig. 2 die Isolier schichten 32a und 32c als Zwischensicht dargestellt sind, die die Isolationsstoff schicht 32b sowohl von dem Rohr 14 als auch von der Faserverstärkungsschicht 34 trennen, ist in Wirklichkeit der Kontakt zwischen der Schicht 32b und dem Rohr 14 und zwischen der Schicht 32b und der Verstärkungsschicht 34 in den Berei chen zwischen den im Abstand liegenden und in Längsrichtung verlaufenden Fä den vorhanden.The third insulating layer 32 c is similar to the first insulating layer 32 a constructed and consists of a plurality of longitudinally arranged threads of polyester strands, which are distributed uniformly around the circumference of the tube. In the preferred embodiment, eight such threads are used. As such, it should be noted that this is not an important layer but is intended to form and hold the strips of fabric material in place on the metal tube 14 . Although in Fig. 2, the insulating layers 32 a and 32 c are shown as an intermediate view separating the insulating material layer 32 b from both the tube 14 and the fiber reinforcement layer 34 , is in fact the contact between the layer 32 b and the tube 14 and between the layer 32 b and the reinforcing layer 34 in the preparation chen between the spaced and extending in the longitudinal Fä the available.

Die Faserverstärkungsschicht 34 besteht typischerweise aus Graphit und umfasst eine Mehrzahl von einzelnen und unabhängigen Verstärkungsfaserlitzen oder "Seilen", die nach der Erfindung vorzugsweise parallel zur Längsachse des Rohrs und gleichförmig um die Isolierschicht 32 vorgesehen sind. Jedes Seil bzw. jeder Strang umfasst eine vorbestimmte Anzahl von in Längsrichtung angeordneten, einzelnen Graphitfasern. Die genaue Anzahl der Stränge aus Graphit, die verwen det werden, hängt von der Anzahl der einzelnen Fasern ab, die in jedem Strang vorgesehen sind, und von der insgesamt gewünschten Verstärkung. Bei einer be vorzugten Ausbildungsform werden einhundertfünfzehn in Längsrichtung ange ordnete Stränge aus Graphitfasern verwendet, wobei jeder Strang aus 36000 ein zelnen Graphitfasern besteht. Die Deck- oder Schutzschicht 36 umfasst einzelne Lagen 36a, 36b und 36c und sie dienen als eine Einrichtung, die die Längsgra phitstränge der Schicht 34 an dem Metallrohr 14 anliegend festlegen. Die erste Deckschicht 36a weist eine Umfangsumhüllung aus Glasfasersträngen auf. Die Anzahl der Umwicklungen pro gegebener Länge des Rohres hängt von der Menge an Graphit ab, die auf das Rohr aufgebracht worden ist, sowie von der Anzahl der einzelnen Glasfasern, die in jeder Litze enthalten sind. Bei der bevorzugten Aus bildungsform besteht eine Litze aus 1800 Glasfasern, sie ist um das Rohr gewi ckelt um zwanzig Umwicklungen pro 25,4 mm in Längsrichtung (per longitudinal inch) herzustellen.The fiber reinforcement layer 34 is typically graphite and includes a plurality of individual and independent reinforcing fiber strands or "ropes" that are preferably provided parallel to the longitudinal axis of the tube and uniformly around the insulating layer 32 in accordance with the invention. Each rope or strand comprises a predetermined number of longitudinally disposed individual graphite fibers. The exact number of strands of graphite used will depend on the number of individual fibers provided in each strand and on the overall desired reinforcement. In a preferred embodiment, one hundred and fifteen longitudinal strands of graphite fibers are used, with each 36000 strand of individual graphite fibers. The cover or protective layer 36 includes individual layers 36 a, 36 b and 36 c and they serve as a means that determine the Längsgra phitstränge of the layer 34 to the metal tube 14 fitting. The first cover layer 36 a has a peripheral envelope of glass fiber strands. The number of wraps per given length of tube depends on the amount of graphite deposited on the tube as well as the number of individual glass fibers contained in each strand. In the preferred embodiment, a strand of 1,800 glass fibers is wrapped around the tube to produce twenty turns per 25.4 mm longitudinally.

Die zweite Deckschicht 36b ist eine weitere Umfangsumwicklung, ähnlich wie die jener ist, die bei der ersten und dritten Isolierschicht 32a und 32c zur Anwendung kommt. Es sollte noch erwähnt werden, dass die Schichten 36a und 36b, obgleich sie als darüber liegende Schichten dargestellt sind, nicht mit dem Auge erkennba re gesonderte Schichten sind, da die Litzen einer Umwicklung typischerweise zwi schen der Litze einer anderen zu liegen kommt, so dass die Schichten 36a und 36b visuell als eine einzige Schicht wahrnehmbar sind.The second outer layer is b 36 a further circumferential winding, similar to that is that is in the first and third insulating layers 32 a and 32 c are used. It should be noted that the layers 36 a and 36 b, although shown as overlying layers, are not separate layers recognizable by the eye, since the strands of one wrap are typically interposed between the strand of another, such that the layers 36 a and 36 b are visually perceivable as a single layer.

Die dritte Deckschicht 36c, die die äußerste Schicht der Hülse 12 bildet, wird auf ähnliche Weise wie die Isolierschicht 32b aufgebracht und hat auch die gleichen Materialeigenschaften wie diese, wodurch eine äußere Stoffabdeckung gebildet wird, die eine glatte Außenfläche auf der Antriebswelle bildet.The third cover layer 36 c, which forms the outermost layer of the sleeve 12 is applied in a similar manner as the insulating layer 32 b and also has the same material properties as this, whereby an outer fabric cover is formed, which forms a smooth outer surface on the drive shaft.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist schematisch eine Vorrichtung 40 zur Herstellung von rohrförmigen Verbundelementen gezeigt, die hinsichtlich ihres Aufbaus in Fig. 2 dargestellt sind, wobei der Verfahrensablauf kontinuierlich ist. Wie in Fig. 3 ge zeigt ist, ist eine Gruppe von Metallrohren, die einzeln mit 14a, 14b, 14c, 14d be zeichnet sind untereinander Ende an Ende aneinanderstoßend mit Hilfe einer Mehrzahl von Stopfenelementen 42 verbunden. Die Stopfenelemente 42, die zweckmäßigerweise aus Kunststoffmaterial bestehen, haben beim dargestellten Beispiel zwei Enden und einen in der Mitte liegenden, vorspringenden Ring flanschabschnitt 44, der einen Außendurchmesser hat, der größer als der Außen durchmesser der Rohre ist. Wie noch erläutert wird, bildet der vorspringende Flanschabschnitt 44 nach dem Aufbringen und Aushärten der jeweiligen Schicht der Verbundhülse auf den Rohren einen ringförmig erhabenen Abschnitt in der Hülse, der als eine Sichtanzeige dient, um die spezielle Stelle zu bestimmen, an der die Rohre durchgesägt werden müssen.Referring now to Fig. 3, there is shown schematically a device 40 for producing tubular composite elements, which are shown in their construction in Fig. 2, the process being continuous. As shown in Fig. 3 ge shows, is a group of metal pipes, which are individually with 14 a, 14 b, 14 c, 14 d be are connected to each other end to end abutting by means of a plurality of plug elements 42 . The plug elements 42 , which are suitably made of plastic material, in the illustrated example, two ends and a central, projecting annular flange portion 44 which has an outer diameter which is larger than the outer diameter of the tubes. As will be explained, after the application and curing of the respective layer of the composite sleeve on the tubes, the projecting flange portion 44 forms an annular raised portion in the sleeve which acts as a visual indicator to determine the particular location where the tubes are sawn through have to.

Die Vorrichtung 40 umfasst eine Mehrzahl von einzelnen Aufbringungsstationen, die, wie dies noch nachstehend näher erläutert wird, verwendet werden, um die verschiedenen erforderlichen Materialien zur Bildung der Verbundfaserhülse auf dem Aluminiumrohr aufzubringen. Die Vorrichtung enthält auch ein Paar Zugwal zen 46 und 48, die die in Längsrichtung verlaufende Gruppe von Rohren durch die Vorrichtung längs einer in Längsrichtung verlaufenden Bahn mit einer vorbestimm ten Geschwindigkeit ziehen.The apparatus 40 comprises a plurality of individual application stations which, as will be explained in more detail below, are used to apply the various materials required to form the composite fiber sleeve on the aluminum tube. The apparatus also includes a pair of pull rollers 46 and 48 which draw the longitudinally extending group of tubes through the apparatus along a longitudinal path at a predetermined speed.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wir in einer ersten Station 50 die erste Isolierschicht 32a aus in Längsrichtung verlaufenden und in Umfangsrichtung in Abständen ange ordneten Strängen aufgebracht. Der Strang von einer Mehrzahl von Rollen 52 geht durch eine Führungseinrichtung 54 und eine Auftragseinrichtung 56, die von Riemenscheiben oder dgl. gebildet werden, um diesen Strang auf dem Rohr 14 aufzubringen. Obgleich vier Rollen dargestellt sind, werden bei der bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung acht Rollen verwendet. Obgleich diese im dargestellten Beispiel von konischen Rollen oder Spulenkörpern gebildet werden, werden Rollen bzw. Walzen vorzugsweise verwendet, die eine Mittelaufgabe er möglichen, so dass die letzte Windung sich auf der Außenseite befindet und dass zusätzliche Rollen vorgesehen werden können, ohne den Verfahrensablauf zu unterbrechen.As shown in Fig. 3, we applied in a first station 50, the first insulating layer 32 a extending in the longitudinal direction and in the circumferential direction at intervals arranged strands. The strand from a plurality of rollers 52 passes through guide means 54 and applicator 56 formed by pulleys or the like to apply this strand to the tube 14 . Although four rollers are shown, eight rollers are used in the preferred embodiment of the invention. Although these are formed in the example shown by conical rollers or bobbins, rollers are preferably used, which a center task he possible, so that the last turn is on the outside and that additional roles can be provided without interrupting the process flow ,

Dann wird in einer zweiten Station 58 die zweite Isolierschicht 32b aus Streifen des Stoffmaterials aufgebracht. Wie gezeigt, wird die Schicht 32b in vier Segmen ten aufgebracht. In der zweiten Station 58 wird das Material der zweiten Schicht 32b von Rollen 60 und 62 ablaufend aufgebracht. Obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt, sind die Rollen 62 vorzugsweise längs einer Linie angeordnet, die senkrecht zur Linie ist, längs der die Rollen 60 angeordnet sind. Die einzelnen Streifen werden mit Hilfe einer konischen Vorformeinrichtung 64 an die Form des Rohres 14 durch Andrücken angepasst.Then, in a second station 58, the second insulating layer 32 b is applied from strips of the fabric material. As shown, the layer 32 b is applied in four segments. In the second station 58 , the material of the second layer 32 b of rollers 60 and 62 is applied running down. Although not shown in the drawing, the rollers 62 are preferably arranged along a line which is perpendicular to the line along which the rollers 60 are arranged. The individual strips are adapted by means of a conical preforming device 64 to the shape of the tube 14 by pressing.

Dann wird in einer dritten Station 66 die dritte Isolierschicht 32c aus Strängen auf gebracht, um die Stoffschicht 32b um das Rohr 14 auszubilden. Wie bei der ersten Station 50 geht der Strang von einer Mehrzahl von Rollen 68 durch eine Füh rungseinrichtung 70 und eine Auftragseinrichtung 72 zu einer Stelle um das Rohr 14.Then, in a third station 66, the third insulating layer 32 c made of strands, to form the fabric layer 32 b around the tube 14 . As with the first station 50 , the strand of a plurality of rollers 68 passes through a guide means 70 and an applicator 72 to a location around the tube 14 .

In einer vierten Station 74 wird etwa die Hälfte der Faserverstärkungsschicht 34 aufgebracht. Ein Satz von Rollen 76 ist vorgesehen. Obgleich beim dargestellten Beispiel aus Übersichtlichkeitsgründen ein Satz mit sechs Rollen gezeigt ist, be läuft sich die tatsächliche Anzahl etwa auf die Hälfte der Gesamtanzahl der aufzu bringenden Graphitlitzen. Die von den Rollen 76 zugeleiteten Litzen gehen durch einzelne Öffnungen in einem Formring 78 unter Anpassung an die Form des Rohrs 14. In einer fünften Station wird dann die Harzmischung von einem Vorrats behälter 82 über eine Leitung 84 zu einem Ausgabeende 86 gefördert, von dem aus die erste Hälfte der Faserverstärkungsschicht 34 und die darunter liegende Isolierschicht 32 beschichtet wird.In a fourth station 74 , about half of the fiber reinforcement layer 34 is applied. A set of rollers 76 is provided. Although in the example shown, for reasons of clarity, a set of six rollers is shown, be the actual number runs approximately to half of the total number of graphite strands to be placed. The leads fed by the rollers 76 pass through individual openings in a mold ring 78 to conform to the shape of the tube 14 . In a fifth station, the resin mixture is then transported from a supply container 82 via a line 84 to an output end 86 , from which the first half of the fiber reinforcement layer 34 and the underlying insulating layer 32 is coated.

Die im Vorratsbehälter 82 vorhandene Harzmischung ist vorzugsweise eine Vinyl ester-Harzmischung, die im Handel unter der Bezeichnung "Derakane" erhältlich ist. Eine entsprechende Harzmischung ist von Dow Chemical of Joliet, Illinois un ter der Artikel-Nr. 411-35 erhältlich. Ferner kann irgendeine übliche Harzmischung verwendet werden, obgleich sie aus jenen Sorten derart ausgewählt werden sollte, dass sie nach der Härtung flexibel bleibt. Obgleich es in der Zeichnung nicht dar gestellt ist, kann ein Katalysator oder ein Härtungsmittel mit der Harzmischung kurz vor dem Auftragen der Mischung auf die teilweise geformte Hülse vermischt werden.The resin mixture present in the reservoir 82 is preferably a vinyl ester resin mixture commercially available under the name "Derakane". A corresponding resin blend is available from Dow Chemical of Joliet, Illinois under article no. 411-35 available. Further, any conventional resin blend may be used, although it should be selected from those grades such that it remains flexible after cure. Although not shown in the drawing, a catalyst or curing agent may be mixed with the resin mixture just prior to applying the mixture to the partially formed sleeve.

In einer sechsten Station 88 wird die restliche Anzahl der erforderlichen Graphitlit zen mit Hilfe eines Satzes Rollen 90 und eines Formringes 92 unter Anpassung an das Rohr 14 aufgebracht und in einer siebten Station 94 erfolgt wiederum eine Beschichtung mit der Harzmischung von dem Vorratsbehälter 82 über eine Lei tung 96 und ein Ausgabeende 98.In a sixth station 88 , the remaining number of required Graphitlit zen is applied by means of a set of rollers 90 and a mold ring 92 adapted to the tube 14 and in a seventh station 94 again takes place a coating of the resin mixture from the reservoir 82 via a Lei device 96 and an output end 98 .

Eine achte Station 100 und eine neunte Station 102 weisen einen Spinnkopf 104 auf, der jeweils Rollen 106 und 108 für die in Umfangsrichtung zu wickelnden Deckschichten 36a und 36b bestimmt sind. Selbstverständlich können mehr als ein derartiger Spinnkopf 104 vorgesehen sein, sowie mehr als eine einzige Rolle können verwendet werden, um die Schichten 36a und 36b aufzubringen. Wie dar gestellt ist, enthält der Kopf 104 das Glasfasermaterial der ersten Deckschicht 36a auf der Rolle 106 und das Polyester-Strangmaterial der zweiten Deckschicht 36b auf der Rolle 108. Wie vorstehend beschrieben worden ist, werden die Schichten 36a und 36b in Umfangsrichtung gewickelt und bei der bevorzugten Ausbildungs form werden diese mit einem Verhältnis von etwa zwanzig pro 25,4 mm (pro Inch) aufgebracht. In einer zehnten Station 110 wird die Harzmischung vom Behälter 82 nochmals über eine Leitung 112 und ein Ausgabeende 114 aufgebracht.An eighth station 100 and a ninth station 102 have a spinner 104 , which are respectively rollers 106 and 108 intended for the circumferentially wound cover layers 36 a and 36 b. Of course, more than one such spinner 104 may be provided, as well as more than a single roller may be used to apply the layers 36 a and 36 b. As shown, the head 104 includes the glass fiber material of the first cover layer 36 a on the roller 106 and the polyester strand material of the second cover layer 36 b on the roller 108th As described above, the layers 36 a and 36 b are wound in the circumferential direction and in the preferred embodiment, they are applied at a rate of about twenty per 25.4 mm (per inch). In a tenth station 110 , the resin mixture from the container 82 is applied again via a conduit 112 and an output end 114 .

Dann wird in einer elften Station 116 die Endschicht, die dritte Schicht 36c aufge bracht. Ein Satz von Rollen 113 enthält das gleiche Stoffmaterial wie die Rollen 60 und das Material wird zur Anpassung an das Rohr 14 mit Hilfe einer konischen Vorformeinrichtung 120 angedrückt. Ein Satz von Rollen 122 enthält dasselbe Stoffmaterial wie die Rollen 62 und das Material wird unter Anpassung an das Rohr 14 mit Hilfe eines konischen Einlaufteils 124 eines erwärmten Formwerk zeugs 126 angedrückt. Wie bei den Rollen 60 und 62 sind die Rollen 118 und 122 vorzugsweise längs Linien senkrecht zueinander angeordnet. Das Formwerkzeug 126 formt nicht nur die Oberfläche der durchgehenden Antriebswellenanordnung, sondern ermöglicht auch eine entsprechende Erwärmung, um eine schnelle Aus härtung der Harzmischung zu bewirken, wenn die Gruppen von Antriebswellen durch die Vorrichtung 10 gezogen werden.Then, in a eleventh station 116, the final layer, the third layer 36 c is applied. A set of rollers 113 contains the same stock material as the rollers 60 and the material is pressed against the tube 14 by means of a conical preformer 120 . A set of rollers 122 contains the same material of material as the rollers 62, and the material is pressed against the tube 14 by means of a conical inlet part 124 of a heated forming tool 126 . As with the rollers 60 and 62 , the rollers 118 and 122 are preferably arranged along lines perpendicular to each other. The mold 126 not only forms the surface of the continuous drive shaft assembly, but also allows for appropriate heating to cause rapid curing of the resin mixture as the groups of drive shafts are pulled through the device 10 .

Die durchgehende Folge von rohrförmigen Verbundelementen 10 wird dann an den vorspringenden Flanschabschnitten 44 durchgetrennt und sie werden auf die vorstehend beschriebene Weise freigelegt, um die metallischen Endabschnitte 20 und 22 unbedeckt zu halten, an denen entsprechende Verbindungselemente durch übliches Schweißen angebracht werden können. Das rohrförmige Verbund element, das bei diesem Verfahren nach Fig. 3 hergestellt wird, ist in Fig. 4 vor dem Anbringen der Verbindungselemente gezeigt. The continuous series of tubular composite elements 10 are then severed at the projecting flange portions 44 and are exposed in the manner described above to uncover the metallic end portions 20 and 22 to which respective fasteners can be attached by conventional welding. The tubular composite element, which is produced in this method according to FIG. 3, is shown in FIG. 4 prior to the attachment of the connecting elements.

Selbstverständlich können auch andere Verfahrensweisen zur Anwendung kom men, um eine faserverstärkte Aluminiumantriebswelle herzustellen, bei denen auch die wesentlichen Gedanken nach der Erfindung verwirklicht sind. Fig. 5 zeigt beispielsweise schematisch ein Verfahren, bei dem eine steife, vorgeformte, auf vorbestimmte Länge zugeschnittene und vorher ausgehärtete Versteifungshülse 130 mit einer vorbestimmten Länge bereitgestellt wird, die einen Innendurchmes ser hat, der geringfügig größer als der Außendurchmesser des Metallrohrs 14 ist. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird die Versteifungshülse 130 über ein Metallrohr 132 in entsprechender Weise geschoben, auf das eine Klebstoffschicht 134 aufgetragen ist.Of course, other procedures for the application men come to produce a fiber-reinforced aluminum drive shaft, in which the main idea of the invention are realized. For example, FIG. 5 schematically shows a method in which a rigid preformed stiffener sleeve 130 cut to a predetermined length and previously cured is provided with a predetermined length having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the metal tube 14 . As shown in Fig. 5, the stiffening sleeve 130 is pushed over a metal tube 132 in a corresponding manner, to which an adhesive layer 134 is applied.

Verschiedene Klebstoffarten oder Bindemittelarten können für den Klebstoff 134 verwendet werden. Eine Art eines solchen Klebstoffs, der hierfür geeignet ist, ist im Handel unter der Bezeichnung "Metalbond 1133" erhältlich und es ist ein e lastomer modifiziertes Epoxymaterial, das von Celanese Corp., New York, New York von der Narmco-Abteilung vertrieben wird. Solche Klebstoffe können mittels Bürsten oder Sprühen aufgebracht werden.Various types of adhesives or binder types may be used for the adhesive 134 . One type of such adhesive suitable therefor is commercially available under the designation "Metalbond 1133 " and is a latex modified epoxy material marketed by the Narmco Division of Celanese Corp., New York, New York. Such adhesives can be applied by brushing or spraying.

Fig. 6 zeigt schematisch eine weitere alternative Verfahrensweise zur Herstellung eines rohrförmigen Verbundelements nach der Erfindung, bei dem eine faserver stärkte Hülse 140 mit ungehärtetem Harz getränkt ist, die aber eine vorbestimmte Länge hat und die über ein Metallrohr 142 geschoben wird und dann anschließend aushärten gelassen wird, um die Hülse 140 mit dem Metallrohr 142 zu verbinden. Ggf. kann ein entsprechender Klebstoff verwendet werden, um die haftende Ver bindung von Hülse und Rohr zu verstärken. Nach Fig. 6 wird die faserverstärkte Hülse 140 auf einem Dorn 148 geformt und sie wird mit Harz von einem Vorrats behälter 150 über eine Leitung 152 und ein Ausgabeende 154 oder mit irgendei ner anderen geeigneten Einrichtung, wie mit Hilfe von Bürsten oder Sprühen ge tränkt. Wie dargestellt ist, umfasst die Verstärkungshülse 140 drei Schichten, eine innere Schicht aus Isolationsmaterial, die mit den Rollen 156 aufgebracht wird, eine Zwischenschicht aus in Längsrichtung verlaufenden Verstärkungsfasern, die mit Hilfe der Rollen 158 aufgebracht ist, und eine äußere Schicht aus Deckmateri al. das mit Hilfe der Rollen 160 aufgebracht wird. Fig. 6 shows schematically another alternative method for producing a tubular composite element according to the invention, in which a fiber-reinforced sleeve 140 is impregnated with uncured resin, but which has a predetermined length and which is pushed over a metal tube 142 and then allowed to cure is to connect the sleeve 140 with the metal tube 142 . Possibly. a corresponding adhesive may be used to reinforce the adhesive bond of sleeve and tube. Referring to Fig. 6, the fiber reinforced sleeve 140 is formed on a mandrel 148 and it is impregnated with resin from a supply container 150 via a conduit 152 and an exit end 154 or any other suitable means, such as by brushing or spraying. As shown, the reinforcing sleeve 140 comprises three layers, an inner layer of insulating material applied with the rollers 156 , an intermediate layer of longitudinal reinforcing fibers applied by means of the rollers 158 , and an outer layer of cover material. which is applied by means of rollers 160 .

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, werden Metallrohre 142 vorrätig gehalten und auf jedem Metallrohr wird ein Versteifungshülsenteil 140 angebracht, indem dieses von dem Dorn 148 abgestreift und auf das Rohr 142 geschoben wird, wobei dann die Hülse an Ort und Stelle durch Aufbringen von in Umfangsrichtung wirkenden Kräften 162 auf irgendeine Weise angedrückt wird, wie z. B. dadurch, dass ein Formwerkzeug über diese Anordnung gezogen wird. Dann wird das Versteifungsteil 140 an Ort und Stelle auf dem Metallrohr 142 aushärten gelassen, entweder durch Verstrei chen einer gewissen Zeit ohne die Aufbringung von Wärme, oder mit Hilfe von Aufbringung von Wärme auf irgendeine geeignete Weise.As shown in FIG. 6, metal tubes 142 are stocked and a stiffening sleeve member 140 is mounted on each metal tube by stripping it from the mandrel 148 and sliding it onto the tube 142 , then placing the sleeve in place by applying in Circumferentially acting forces 162 is pressed in any way, such. B. in that a mold is pulled over this arrangement. Then, the stiffener 140 is allowed to cure in place on the metal tube 142 , either by spreading it for some time without the application of heat, or by applying heat in any suitable manner.

Die tatsächliche Ausführungsform der Versteifungshülse, die bei den Verfahren nach den Fig. 5 und 6 zur Anwendung kommt, kann sich von der Auslegung nach Fig. 2 und der gemäß dem Verfahren nach Fig. 3 hergestellten unterscheiden. Beispielsweise sind die erste und dritte Isolierschicht 32a und 32c nach Fig. 2, die eine visuelle Anzeige für das Freilegen der Enden der Hülse beim Verfahren nach Fig. 3 ermöglichen, bei den Verfahren nach den Fig. 5 und 6 nicht erforderlich, da die Versteifungshülsen auf ihre vorbestimmte Länge vorgeformt sind, bevor sie auf das Metallrohr aufgebracht werden. Ferner braucht bei gewissen Anwendungsfäl len auch die zweite Isolierschicht 32b nicht vorgesehen zu sein, da der Klebstoff, der zum Festlegen einer vorgeformten, gehärteten oder ungehärteten Verstär kungshülse auf einem Metallrohr verwendet wird, selbst eine geeignete Isolier schicht zwischen Graphit und Aluminium bilden kann. Auch die äußerste Deck schicht 36c nach Fig. 2, die hier zur Bildung einer glatten Außenfläche vorgesehen ist, braucht nicht notwendigerweise vorhanden zu sein, noch brauchen zwei unter schiedliche Materialien verwendet zu werden, wie dies bei den Deckschichten 36a und 36b der Fall ist, um die erste Verstärkungsfaserschicht 34 an Ort und Stelle festzulegen.The actual embodiment of the stiffening sleeve used in the methods of FIGS. 5 and 6 may differ from the design of FIG. 2 and that made according to the method of FIG. 3. For example, the first and third insulating layer 32 a and 32 c of FIG. 2, which allow a visual indication of the exposure of the ends of the sleeve in the method of Fig. 3, in the method of FIGS. 5 and 6 are not required because the stiffening sleeves are preformed to their predetermined length before being applied to the metal pipe. Further, in some Anwendungsfäl len also the second insulating layer 32 b need not be provided, since the adhesive used for fixing a preformed, hardened or uncured ampli kung sleeve on a metal tube, even a suitable insulating layer can form between graphite and aluminum. The outermost cover layer 36 c of FIG. 2, which is provided here to form a smooth outer surface, does not necessarily have to be present, nor need two be used under different materials, as in the cover layers 36 a and 36 b of case is set to the first reinforcing fiber layer 34 in place.

Claims

1. fiber reinforced, tubular element with
a cylindrical metallic tube ( 14 , 132 , 142 ) having a longitudinal axis,
a cylindrical reinforcing sleeve ( 12 , 130 , 140 ) which is fixedly connected to a cylindrical surface of the metallic tube ( 14 , 132 , 142 ) and extends in the longitudinal direction of the tube, wherein the reinforcing sleeve ( 12 , 130 , 140 ) on an the zylin-cylindrical surface of the tube adjacent insulating layer comprises (32) a layer adjacent to the insulating layer (32) reinforcing layer (34) and a layer of the reinforcement (34) adjacent the outer layer (36), and with
curable resin which is applied mitein other by impregnation to form a matrix and for fixing the insulating layer ( 32 ), the Faserver strengthening layer ( 34 ) and the cover layer ( 36 ),
characterized in that the insulating layer ( 32 ) forms a barrier layer to prevent direct contact between the reinforcing fiber layer ( 34 ) and the cylindrical surface of the tube ( 14 , 132 , 142 ),
the reinforcing fiber layer ( 34 ) increases the rigidity of the metallic tube ( 14 , 132 , 142 ) and is formed by a plurality of separate strands (tows) which are distributed uniformly and uniformly circumferentially on the insulating layer ( 32 ) parallel to the longitudinal axis of the tube ( 14 , 132 , 142 ), each strand comprising a plurality of endless reinforcing fibers, and
the cover layer ( 36 ) comprises a strand material which is circumferentially disposed on the reinforcing fiber layer ( 34 ) and holds the reinforcing fibers adjacent to the insulating layer ( 32 ).

2. Tubular element according to claim 1, characterized in that the cylindrical surface of the tube ( 14 , 132 , 142 ) is an outer cylindrical surface.

3. Tubular element according to claim 1 or 2, characterized in that the insulating layer ( 32 ) has a plurality of strips of flexible sheet material which contact the metallic tube and extend in the longitudinal direction of the tube and are arranged around the circumference of the tube, that adjacent strips have overlapping longitudinal edge portions for preventing direct contact between the reinforcing fiber layer ( 34 ) and the cylindrical surface of the tube ( 14 , 132 , 142 ).

4. A tubular element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the insulating layer ( 32 ) comprises a first, a plurality of longitudinally extending and circumferentially spaced strand elements comprehensive insulating layer ( 32 a) which adheres to the outer surface of the tube ( 14 , 132 , 142 ), a second insulating layer ( 32 b) of flexible sheet material, which is adhesively attached to the first insulating layer ( 32 a) and surrounding it, and a third insulating layer ( 32 c) extending from the longitudinal and In the circumferential direction spaced strand elements comprises, which on the outer surface of the second insulating layer ( 32 b) are adhesively attached.

5. Tubular element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the strand material of the cover layer ( 36 ) comprises endless glass filaments.

6. A tubular element according to claim 5, characterized in that the cover layer ( 36 ) comprises a plurality of second strips of a flexible sheet material, which are applied to the strand material and extending in the longitudinal direction of the tube adjacent to the second strip, which overlapping longitudinal edge portions to have.

7. Tubular element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cover layer ( 36 ) has a first cover layer ( 36 a) made of fiberglass material, which is wound around the reinforcing fiber layer ( 34 ) and adhesively bonded thereto, a second cover layer ( 36 b) of strand elements, which are circumferentially wound around the first cover layer ( 36 a) and adhesively connected thereto, and a third cover layer ( 36 c) of fabric material which is adhesively bonded to the second cover layer material and this surrounding.

8. Tubular element according to one of the preceding claims, characterized in that the metallic tube ( 14 , 132 , 142 ) is made of aluminum.

9. Tubular element according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing fiber layer ( 34 ) comprises graphite fibers.

10. A process for producing a fiber-reinforced, rohrförmi gene element, comprising the following steps:

a) providing a cylindrical metallic tube having a longitudinal axis,
b) moving the tube along a longitudinal path,
c) forming a cylindrical reinforcing sleeve on the tube during the further movement of the tube on the longitudinal path to increase the axial stiffness of the metallic tube, wherein the reinforcing sleeve has a longitudinal axis and an insulating layer, a Ver reinforcing fiber layer and a cover layer comprises,

characterized in that the reinforcing fiber layer comprises a plurality of separate strands (tow) arranged uniformly circumferentially about and parallel to the sleeve axis, each strand comprising a plurality of endless reinforcing fibers,

a) a liquid resin material is applied to the insulating layer, the reinforcing fiber layer and the cover layer, and
b) the liquid resin material for solid, adhesive Ver connection of insulating layer, reinforcing fiber layer and cover layer with the tube for forming the United strengthening sleeve is cured.

11. The method according to claim 10, characterized in that the Step in c) comprises the step according to which the insulation layer is formed by that individual strips Tissue material in the longitudinal direction and with overlapping Longitudinal edge portions are arranged.

12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the step of forming the insulating layer further comprises Step includes, according to which inner and outer layers on opposite sides of individual strips be applied, with the respective inner and outer Layers have a plurality of strand elements, which extend in the longitudinal direction of the sleeve and in the circumference direction spaced around the longitudinal axis of the sleeve are.

13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized characterized in that step c) comprises the deck layer is formed by that in the circumferential direction a Glass fiber strand material against the reinforcement fiber layer is applied to the reinforcing fiber layer adjacent to the insulating layer.

14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized characterized in that step e) comprises an certain portion of the reinforcing sleeve at least an end of the tubular member for exposing a metallic surface is stripped off.

15. A method for producing fiber-reinforced tubular elements, which comprises the following steps:

a) providing a plurality of cylindrical, Metalli's pipes, each having a longitudinal axis;
b) connecting the plurality of metallic tubes to form a longitudinally extending set of metallic tubes;
c) moving the group of interconnected metal pipes along a longitudinal path;
d) applying a reinforcing fiber layer around the outer surface of the interconnected Metalli's pipes during the further movement of the tubes on the longitudinal path;
e) cutting through the group of tubes to form a plurality of individual fiber reinforced tubular elements.

16. The method according to claim 15, characterized in that the Plurality of metallic pipes by means of a plurality of Connecting plug elements for the formation of the longitudinal direction extending group of metallic pipes, that a liquid resin material on the reinforcing fiber layer is applied, and that the liquid resin material is cured to solidify the reinforcing fiber layer the group of tubes to form a fiber reinforced Sleeve to connect.

17. The method according to claim 15 or 16, characterized that step d) comprises the step according to which Start an insulating layer of fabric material around the outside Surface of the tubes is applied, and that the reinforcing layer applied to the outer surface of the insulating layer becomes.

18. The method according to claim 15 or 16, characterized the step d) comprises the step according to which then a cover layer of fiber material around the outer surface of the reinforcing fiber layer is applied.

19. The method according to claim 15 or 16, characterized the step d) comprises the step according to which a A plurality of individual reinforcing fibers around the circumference of the Tube is arranged so uniformly that the individual Reinforcing fibers parallel to the longitudinal axis of the back Other arranged in a group pipes.

20. The method according to claim 15 or 16, characterized in that, following step e), the step is carried out is, in which a predetermined portion of the fiberver strengthened sleeve at least one end of the tubular Element for exposing a metallic end surface is stripped off.

21. A process for producing a fiber-reinforced, rohrförmi gene element, comprising the following steps:

a) providing a cylindrical, metallic tube;
b) providing a fiber reinforced, prefabricated sleeve;
c) arranging the fiber reinforced sleeve on the metalli's pipe; and
d) firmly connecting the sleeve to the tube.

22. A method for producing a fiber-reinforced, rohrförmi gene element, comprising the following steps:

a) providing a cylindrical, metallic tube;
b) providing a fiber reinforced preformed sleeve impregnated with a thermosetting resin;
c) applying an adhesive on a part of the outer surface of the metallic tube; and
d) arranging the fiber reinforced sleeve on the metalli's pipe adjacent to the adhesive for fixing the sleeve and tube.

23. The method according to claim 21 or 22, characterized that the fiber-reinforced sleeve after step b) a plurality of individual reinforcing fibers which are parallel to the longitudinal axis of the sleeve.

24. A process for producing a fiber-reinforced, rohrförmi gene element, comprising the following steps:

a) providing a cylindrical, metallic tube;
b) providing a fiber reinforced, prefabricated sleeve which is impregnated with an uncured and curable resin Mate rial;
c) placing the uncured fiber reinforced sleeve on the metallic tube; and
d) curing the hardenable resin for firm, adhesive connection of sleeve and tube.

25. The method according to claim 24, characterized in that the fiber reinforced sleeve after step b) a plurality of single reinforcing fibers which are parallel to the Longitudinal axis of the sleeve run.